JP4898370B2 - 画像読取装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像読取装置に係り、特に原稿カバーを駆動装置によって開閉駆動させるものに関する。
一般に、複写機やファクシミリ等の画像形成装置に搭載される画像読取装置は、読み取り原稿を載置する原稿台に対して開閉自在な原稿カバーを有している。
原稿カバーは、画像読取装置にてシートである原稿の読み取りを行う際、原稿台に載置された原稿を上側から圧接して位置ズレすることを防止する機能や、装置本体内に設けられた露光機構からの光を反射させることで良好な画質を読み取らせる機能を有している。
このような画像読取装置では、手動により原稿カバーが開けられて原稿台に原稿が載置された後、原稿カバーが閉じられた状態で読み取りが行われ、読み取り終了後には再び原稿カバーが手動により開かれて原稿台から原稿が取り除かれる。
また、上述のような手動で開閉操作する原稿カバーに加え、原稿を原稿台上に搬送させる自動原稿送り機構を備えた原稿カバーを有する画像読取装置がある。但し、このような自動原稿送り機構を備えた原稿カバーにあっては、自動原稿送り機構を備えていないものに比して重量が増すことから、開閉させる際には比較的大きな力が必要となっている。
一方、原稿カバーを原稿台に対して開閉駆動させるモータ等の開閉駆動部をヒンジ部分に設けた画像読取装置が提案されている(特許文献1参照)。これによれば、複写作業の開始及び終了時に原稿カバーを手動で開閉させる手間が省けると共に、原稿カバーの閉め忘れや原稿の置き忘れ等が防止できるものとされている。
特開昭61−256341号公報
ところで、上記特許文献1に示したような開閉駆動部が設けられた原稿カバーが、仮に前述したような自動原稿送り機構を有するような場合には、開閉駆動部は、自動原稿送り機構を含む荷重全体を支持した状態で開閉駆動することとなる。そのような重さの原稿カバーを、例えば、一つのモータによって開閉駆動させた場合には、モータに加わる負荷が過大になることから熱や騒音等が発生し易いものとなる。従って、熱や騒音等の発生を抑えつつ、前述したような重さの原稿カバーを開閉駆動させる相応なトルクを得るには、比較的外形の大きな高出力のモータが必要になるという課題が生じる。
そして、このような課題の解決策としては、原稿カバーの開閉駆動部となるモータを一箇所ではなく原稿カバーの複数箇所に配設させることが考えられる。
例えば、原稿カバーとして二箇所のヒンジ部で軸支されたものがあり、このような原稿カバーの場合には、各ヒンジ部に、原稿カバーを開閉駆動させるモータがそれぞれに配設される。しかし、前述した自動原稿送り装置を有するような原稿カバーにあっては、自動原稿送り装置の荷重分布が原稿カバーの形状に対して一様とはならないため、各モータに加わる負荷が均等にならないことから、各モータの回転動作は等しくならない。
つまり、これら二つのモータが同じトルク設定である場合には、原稿カバーの比較的軽い領域側に設けられたモータは、比較的重い領域側に設けられたモータより早く回転しようとするが、後者のモータの動作によって制せられることとなる。このような動作が繰り返されて相制した状態となると、原稿カバーにおける開閉の動作が不安定となり、例えばヨーイングしながら開閉動作されるなどして開閉動作の高質感を損なうものとなる。
また、上述したような不安定な開閉動作が繰り返されると、原稿カバーにねじれ等が生じ、自動原稿送り機構における部品の位置ズレや破損等を招き得るものとなり、原稿の搬送性や読み取った画像の幾何特性等に影響を及ぼすおそれが生じる。
そこで本発明は、給紙トレイに載置された原稿シートを搬送する搬送部を有し、原稿台上の原稿シートを圧接する原稿カバーを、ねじれなどの不要な応力が生じないように安定して開閉動作できる画像読取装置を提供することを目的とする。
本発明は、原稿台上の原稿シートの画像を読み取る画像読取部と、給送トレイと、該給送トレイに積載された原稿シートを搬送する搬送部と、前記原稿台上に載置された原稿シートを圧接する原稿圧接部と、を有する原稿カバーと、前記原稿カバーを前記画像読取部に対して軸支する複数のヒンジ部と、前記複数のヒンジ部のそれぞれを開閉駆動する複数の開閉駆動部と、前記複数のヒンジ部のそれぞれにかかる荷重に応じて変動する前記複数の開閉駆動部のそれぞれの負荷に対応した、前記複数の開閉駆動部に供給する電流値を制御するための、該複数の開閉駆動部のそれぞれに対する駆動プロファイルを用いて、前記原稿カバーの開閉動作指示に応じて前記複数の開閉駆動部を駆動制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によれば、ヒンジ部を介して原稿カバーを開閉駆動する複数の開閉駆動部のそれぞれが、負荷の変動に対応した複数の電流値の駆動プロファイルによって開閉駆動されるので、複数の開閉駆動部により原稿カバーの開閉動作を安定化させることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は本実施の形態に係る画像読取装置1の構成を示す図である。
図1に示すように、画像読取装置1は、画像読取部2と原稿カバー3とから構成されている。
画像読取部2は、シートである原稿Sの画像を光学的に読み取り、原稿Sからの反射光を電気信号に光電変換して画像データとして入力する。具体的には、画像読取部2は、読み取り対象である原稿Sに対して不図示の光源から光を照射し、その際の反射光を不図示の走査ミラーやレンズユニット等を介して導き、CCDセンサによって光電変換することによって画像データとして入力するものである。
原稿カバー3は、その上部に原稿載置台としての給紙トレイ4と、給紙トレイ4に載置された原稿を搬送する搬送部11と、搬送部11から排出される原稿を受ける排出トレイ9が形成された原稿圧接部12とを有している。
原稿カバー3における給紙トレイ4上に載置された原稿Sは、搬送部11に設けられた給送ローラ5によって順に最上位のものから給送される。この給送ローラ5により給送された原稿Sは、上下に配設された分離搬送ローラ6及び分離パッド7によって一枚ずつに分離される。
分離搬送された原稿Sは、回転が停止された第1レジストローラ対30(レジストローラ30a及びレジスト従動ローラ30b)のニップに先端が突き当てられ、分離搬送ローラ6の回転によってループを生じるものとなる。ここで、原稿Sが斜めになっている場合には、その原稿Sは第1レジストローラ対30により斜行補正される。
原稿Sが片面(表面)に画像を有する片面原稿である場合には、原稿Sは、斜行補正された後、第2レジストローラ31、第1搬送ローラ32、第2搬送ローラ33により搬送ガイド35上の読取位置Rへと搬送される。そして、原稿Sは、その表面の画像が読取位置Rを搬送されている間に読み取られた後に第2搬送ローラ33によって搬送され、更に排紙ローラ8によって排出トレイ9上に原稿表面を下に向けた状態で排紙される。
また、原稿Sが両面(表面及び裏面)に画像を有する両面原稿である場合には、原稿Sは、斜行補正された後、第2レジストローラ31、第1搬送ローラ32、第2搬送ローラ33により搬送ガイド35上の読取位置Rへと搬送される。そして、原稿Sは、その表面の画像が読取位置Rを搬送されている間に読み取られた後に第2搬送ローラ33によって搬送され、更に原稿後端側が排紙ローラ8によって排出トレイ9方向に搬送される。更に、排紙センサ36により後端が検知されてOFFになると、原稿Sは、その後端側が排紙ローラ8にニップされた状態で搬送停止される。
原稿Sは、搬送停止された後にスイッチバック搬送され、第2レジストローラ31によって再び斜行補正される。そして、第2レジストローラ31、第1搬送ローラ32、第2搬送ローラ33によって搬送され、読取位置Rを再度搬送されている間に裏面の画像が読み取られる。
ここで、原稿Sが、上述した状態から排紙ローラ8によって排出トレイ9上に排紙されると、表面が上に向いた状態となる。従って、原稿Sは、裏面の画像が読み取られた後、第2搬送ローラ33及び排紙ローラ8によって再度、原稿後端側が排出トレイ9方向に向って搬送される。
そして、排紙センサ36により後端が検知されてOFFになると、原稿Sは、その後端側が排紙ローラ8にニップされた状態で搬送停止される。その後、原稿Sはスイッチバック搬送され、第2レジストローラ31、第1搬送ローラ32、第2搬送ローラ33によって搬送された後、排紙ローラ8によって排出トレイ9上に表面を下に向けた状態で排紙される。但し、この排紙時にあっては、原稿Sは、読取位置Rを搬送されている間であっても画像が読み取られることはない。
なお、ブック原稿など搬送部11にて搬送できない原稿は、透明ガラスからなる原稿台10の上に直接に載置させ、原稿カバー3を閉じ(後述する図2の矢印C2方向に下げた状態)、原稿を原稿圧接部12で圧接させた状態で画像読取部2にて画像を読み取る。
一方、上述した原稿カバー3は、正面視における左側部(図1に示す範囲M)に搬送部11を有し、右側部(図1に示す範囲N)に給紙トレイ4及び排出トレイ9を有している。従って、本実施の形態における原稿カバー3は、範囲M側が範囲N側に比して重い態様となっており、他の一般的な搬送部を有した画像読取装置の原稿カバーと同様、全体の荷重分布が一様となっていない。
次いで、本実施の形態の特徴部分となる原稿カバー3の開閉駆動に係る構成について、図2及び図3を参照して詳細に説明する。図2は、画像読取装置1を斜め後方から示す斜視図である。
図2に示すように、画像読取部2上面の奥側(図1の紙面奥側)には、原稿カバー3をこの画像読取部2と軸支するためのヒンジ基台13R,13Lが配設されている。原稿カバー3の背面3aには、ヒンジ可動体14R,14Lが固定されており、これらはピン15R,15Lを介してヒンジ基台13R,13Lと連結されることでヒンジ16R,16Lが構成される。そして、これらヒンジ16R,16Lにより、画像読取部2の原稿台10に対して原稿カバー3が、矢印C1,C2方向に開閉自在となるように保持される。
ヒンジ可動体14R,14Lには、それぞれ上述したピン15R,15Lが固定されている。そして、ヒンジ可動体14Rとヒンジ可動体14Lとの間には、駆動モータ(開閉駆動部)17R,17Lが配設されており、各モータ17R,17Lの回転軸18R,18Lは、ギヤ等を有した不図示の減速機構を介してピン15R,15Lと連結されている。
ここで、駆動モータ17R,17Lは、図3に示す構成にて駆動制御される。
図3に示すCPU19は、画像読取装置1における不図示の制御基板に搭載されており、主に画像の読み取りに係る各種の演算処理又は制御処理を行う。このCPU19には、RAM20とROM21とが接続される。RAM20は、本画像読取装置1に係る各種のデータやプログラム等が適時にロードされ、プログラム処理等がなされる。ROM21は、本画像読取装置1に係る各種のデータやプログラム等が予め格納されており、例えばRAM20によるプログラム処理等で参照される。
また、ROM21には、駆動モータ17R,17Lをそれぞれシーケンス的に駆動制御するための個別の駆動プロファイル(後述する加減速プロファイルPrl,Prr)が格納されている。これら駆動プロファイルは、CPU19によって原稿カバー3が開閉駆動処理される際に読み出される。
CPU19は、読み出した各駆動プロファイルに基づき、モータ駆動信号41を駆動回路22に出力する。そして、この駆動回路22から出力される相励磁信号42とモータ電流制御信号43とによって駆動モータ17R,17Lを各駆動プロファイルに従うように駆動制御する。
また、CPU19には操作部40が接続されており、この操作部40には、操作者によって原稿カバー3を開閉操作させるスタートスイッチ40aと停止操作を行わせるストップスイッチ40bとが配設されている。上述したCPU19は、これらスイッチの押下を契機として駆動モータ17R,17Lにおけるスタート/ストップの駆動制御を行い、原稿カバー3を開閉駆動させる。
なお、上述したCPU19は、画像読取装置1における不図示の制御基板に搭載されているとして説明したが、画像読取装置1と一体的に形成された画像形成装置等が備える制御基板に搭載されているものであってもよい。更には、別体のパソコン等の情報機器におけるCPUであってもよく、画像読取装置1の制御処理を行うCPUは必ずしも画像読取装置1自身が備えている必要はないものとする。このように、CPUが、別体の情報機器に備えられている場合には通信回線等(有線、無線を問わず)を介して信号が送受信され、各種の制御処理がなされるものとする。また、上述したような態様が可能であることは、CPUだけでなく、他のRAM、ROM、及び操作部等についても同様とする。
次に、原稿カバー3の開閉駆動に係る動作について説明する。
原稿カバー3が原稿台10に圧接した閉状態にある際に、操作部40におけるスタートスイッチ40aが押下されると、その閉状態から矢印C1(図2参照)方向に開駆動され始める。この開駆動状態にある原稿カバー3は、ストップスイッチ40bが押下されなければ、そのまま原稿台10に対して略々垂直な開状態となるまで駆動モータ17R,17Lによって駆動される。操作者は、このようにして開状態となった原稿台10に対して原稿を載置させる。
また、原稿カバー3が、原稿台10に対して開状態にある際に、操作部40におけるスタートスイッチ40aが押下されると、その開状態から矢印C2(図2参照)方向に閉駆動され始める。この閉駆動状態にある原稿カバー3は、ストップスイッチ40bが押下されなければ、原稿台10に圧接した閉状態となるまで駆動モータ17R,17Lによって駆動される。画像読取部2は、原稿台10に載置された原稿の画像の読み取りを、原稿カバー3が閉状態となっている際に行う。
また、原稿カバー3が、上述した開駆動状態又は閉駆動状態のいずれかの状態にある際にストップスイッチが押下された場合には、駆動モータ17R,17Lの駆動は停止され、原稿カバー3はその時点での姿勢を保った一時停止状態となる。ここで、原稿カバー3を開駆動状態又は閉駆動状態に復帰させるには、スタートスイッチ40aを再び押下する。
次に、原稿カバー3の開閉角度と駆動モータ17R,17Lのトルクとの関係について図4を参照して説明する。図4は、原稿カバー3の開閉角度に対する駆動モータ17R,17Lの各トルク変動を示す図である。
すなわち、原稿カバー3が原稿台10に圧接して閉じた状態から矢印C1(図2参照)方向に開駆動され始めた状態にあっては、原稿カバー3の重みによる回転モーメントが各モータ17R,17Lに対して比較的大きく作用することとなる。これにより、駆動モータ17R,17Lは、図4の開閉角度0°の付近に示されるように、ともに最も大きなトルクを出力することが要求されるものとなる。
そして、原稿カバー3の開閉角度が、矢印C1方向に開いていくごとに原稿カバー3の自重による回転モーメントの作用は減少していき、それに従って要求されるトルク出力は減少していく。
最終的に、原稿カバー3が画像読取部2に対して略々垂直に起立した際には、原稿カバー3の重みによる回転モーメントは殆どなくなる。従って、駆動モータ17R,17Lによって出力させるべきトルクは、図4の開閉角度90°の付近に示されるように略々不要となる。
一方、図1に示したように、原稿カバー3にあっては、範囲Mと範囲Nとの重さが異なっていることから、それぞれの位置で開閉駆動する駆動モータ17R,17Lに加わる負荷は異なったものとなる。ここで、これら駆動モータ17R,17Lに生じさせる各トルクの差は、上述した負荷(重さ)との関係において以下のようにして導かれる。
(トルクの計算式)
T=Iω (1)
T:トルク
I:慣性モーメント
ω:角加速度
ここで、慣性モーメントIは、
I=GD/4g (2)
G:重量
D:回転直径
g:重力加速度
であることから、式(1),(2)により、
ω=4gT/GD
となる。
そして、駆動モータ17R,17Lの角加速度を同じとすることにより、
4g(T17R)/(G16R)D=4g(T17L)/(G16L)D
(T17R)/(T17L)=(G16R)/(G16L) (3)
17R:駆動モータ17Rのトルク
17L:駆動モータ17Lのトルク
16R:ヒンジ16Rにかかる重量
16L:ヒンジ16Lにかかる重量
となる。
このように式(3)から、両者のトルク比は、それぞれのヒンジにかかる重さの比と比例関係となるため、これらの重さに応じて駆動モータ17R,17Lのそれぞれのトルクを設定すればよいこととなる。従って、図4に示す駆動モータ17R,17Lにおけるトルク差は、上記式(3)に基づいて定められるものとなる。
次に、駆動モータ17L,17Rの駆動制御に係る駆動プロファイルについて図5を参照して説明する。図5は、原稿カバー3における開閉速度の経時変位と、駆動モータ17L,17Rの各駆動プロファイルとを示したグラフである。
図5のグラフ下部には、角度変動を経時変動に変換して設定した、原稿カバー3の開閉速度の理想値SP(つまり駆動モータ17L,17Rが相制しないで原稿カバー3が開閉駆動する状態)が示されている。そして、駆動モータ17L,17Rに割り当てられる各駆動プロファイル(加減速プロファイルPrl,Prr)は、この理想値SPに基づいて定められる。
駆動モータ17Lは、原稿カバー3における比較的重い範囲Mを開閉させることから、その開閉駆動の際には図4に示したような全体的に高いトルク出力が必要となる。従って、駆動モータ17Lが、その高いトルクを出力しつつ理想値SPに示した開閉速度を得るには、加減速プロファイルPrlのような電流プロファイルが定められることとなる。
また、駆動モータ17Rは、原稿カバー3における比較的軽い範囲Nを開閉させることから、その開閉駆動の際には図4に示したような全体的に低いトルク出力が必要となる。従って、駆動モータ17Rが、その低いトルクを出力しつつ理想値SPに示した開閉速度を得るには、加減速プロファイルPrrのような電流プロファイルが定められることとなる。
以上説明した本実施の形態では、駆動モータ17L,17Rに加わるそれぞれの負荷の変動に応じた電流の値に関する駆動プロファイルとして、加減速プロファイルPrl,Prrのような個別の駆動プロファイルが設定され、割り当てられることとなる。これにより、駆動モータ17L,17Rが開閉駆動する際は、それら加減速プロファイルPrl,Prrに基づいたそれぞれの電流値のシーケンスを辿ることで相制せずに動作させることができるようになる。その結果、駆動モータ17L,17Rが、原稿カバー3に対してネジレ等の不要な応力を生じさせなくなり、原稿カバー3の開閉駆動時に加わる応力が全体的に調整されるものとなる。従って、駆動モータ17L,17Rのような複数の開閉駆動機構によって駆動される原稿カバー3が、ヨーイング等を惹き起こさず安定した動作で開閉駆動されるものとなる。
ところで、本実施の形態においては、駆動プロファイルが予め設定されてROM21に格納されているとして説明したが、駆動プロファイルは予め格納されていなくともよいものとする。例えば、原稿カバー3の開閉駆動における初動段階で、ロードセル等により各駆動箇所の荷重負荷を検出し、この初動段階で検出した荷重負荷から開閉駆動全体で必要となる荷重負荷の流れ(シーケンス)の予測値を導く。そして、この予測値に基づき、駆動箇所全体の開閉速度が同じとなるような印加電流値を、駆動プロファイルとしてそれぞれに定めるようにすることも可能である。この例によれば、給紙トレイ4にシートSを載置したまま作業するなど、原稿カバー3の荷重分布が変わり得るような場合にあっても、原稿カバー3を安定して開閉駆動させることができるようになる。
また、画像読取装置1にあっては、操作部40におけるスタートスイッチ40a及びストップスイッチ40bによって開閉駆動の制御がなされるとして説明した。しかし、画像読取装置1における原稿の読み取り開始に係るスイッチ(例えばコピー開始ボタン)の押下等を契機として開閉駆動されるようにしてよいのは勿論である。これにより、原稿の読み取り開始に際して、原稿カバーを閉じ忘れることなどの誤操作を防ぐことができるようになる。また、本画像読取装置1が、画像形成装置等と一体的に形成されている場合にあっては、この画像形成装置が有するスイッチの押下が契機となって開閉駆動するようにしてもよく、その態様は本実施の形態に記載したものに限定されるものではない。
以上のように、本発明にかかる画像読取装置は、原稿カバーの開閉駆動を安定して行わせる際に有用であり、特に、複数の開閉駆動機構によって開閉駆動される原稿カバーを有した画像読取装置に適している。
本実施の形態に係る画像読取装置の構成を示す図である。 画像読取装置を斜め後方から示す斜視図である。 駆動モータの駆動制御に係るブロック図である。 原稿カバーの開閉角度に対する駆動モータの各トルク変動を示す図である。 原稿カバーにおける開閉速度の経時変位と、駆動モータの各駆動プロファイルとを示したグラフである。
符号の説明
1 画像読取装置
2 画像読取部
3 原稿カバー
10 原稿台
16L ヒンジ部(ヒンジ)
16R ヒンジ部(ヒンジ)
17L 開閉駆動部(駆動モータ)
17R 開閉駆動部(駆動モータ)
Prl 駆動プロファイル(加減速プロファイル)
Prr 駆動プロファイル(加減速プロファイル)
S 原稿シート

Claims (4)

  1. 原稿台上原稿シートの画像を読み取る画像読取部と、
    給送トレイと、該給送トレイに積載された原稿シートを搬送する搬送部と、前記原稿台上に載置された原稿シートを圧接する原稿圧接部と、を有する原稿カバーと、
    前記原稿カバーを前記画像読取部に対して軸支する複数のヒンジ部と、
    前記複数のヒンジ部のそれぞれを開閉駆動する複数の開閉駆動部と
    前記複数のヒンジ部のそれぞれにかかる荷重に応じて変動する前記複数の開閉駆動部のそれぞれの負荷に対応した、前記複数の開閉駆動部に供給する電流値を制御するための、該複数の開閉駆動部のそれぞれに対する駆動プロファイルを用いて、前記原稿カバーの開閉動作指示に応じて前記複数の開閉駆動部を駆動制御する制御手段と、を備えた、
    ことを特徴とする画像読取装置。
  2. 前記開閉駆動部はモータであり、
    前記複数の駆動プロファイルのそれぞれ、前記複数のヒンジ部の開閉駆動時に前記モータに供給する電流を経時的に変化させるプロファイルである
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像読取装置。
  3. 前記複数の駆動プロファイルは、
    前記原稿カバーの前記搬送部の近傍に位置するヒンジ部を開閉駆動する開閉駆動部の最大電流値を、他のヒンジ部を開閉駆動する他の開閉駆動部の最大電流値よりも大きくするためのプロファイルである、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像読取装置。
  4. 前記複数の開閉駆動部のそれぞれにかかる負荷を検出する複数の検出部を備え、
    前記制御手段は、前記複数の検出部のそれぞれにより検出された前記複数の開閉駆動部のそれぞれの負荷から、前記複数の開閉駆動部のそれぞれの負荷の変動を予測し、該予測値に基づいて前記複数の開閉駆動部のそれぞれに対する駆動プロファイルを設定する、
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像読取装置。
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